KR100697172B1 - 포토마스크 - Google Patents

Abstract

가상 영역(2 및 3)에 부패턴으로서 더미 패턴이 형성되어 있다. 단, 가상 영역(2 및 3)의 주패턴만이 형성되어 있는 경우의 개구율은 각각 60 ％, 90 ％이다. 가상 영역(2) 중 더미 패턴은 한 변의 길이가 0.15 ㎛인 정사각 형상의 차광 패턴이고, 가상 영역(3) 중 더미 패턴은 한 변의 길이가 0.2 ㎛인 정사각 형상의 차광패턴이다. 그리고, 가상 영역(2 및 3)의 개구율은 모두 30 ％로 설정되어 있다. 이와 같은 포토마스크를 사용한 노광을 행하면, 감광체의 노광광이 조사되는 범위 내에서는 어떠한 점에 있어서도 로컬 플레어에 의해 생긴 빛의 양은 대략 균일해진다. 이 결과, 라인 폭의 변동이 발생하였다고 해도 그 정도는 포토마스크 전체적으로 균일해진다.

포토마스크, 감광체, 가상 영역, 부패턴, 더미 패턴, 로컬 플레어

Description

포토마스크{PHOTOMASK}

본 발명은 반도체 장치 등의 제조시에 행해지는 포토리소그래피에 사용되는 포토마스크, 그 설계 방법 및 그를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 장치 등의 제조시에 포토마스크에 형성된 다양한 패턴이 기판 상에 형성된 감광성 레지스트에 포토리소그래피에 의해 전사되고 있다. 이 전사 후, 감광성 레지스트의 현상이 행해지고, 감광성 레지스트의 패턴을 마스크로 하여 배선층 등의 가공이 행해지고 있다. 이와 같은 포토리소그래피에서는 굴절 광학계 또는 반사 굴절 광학계의 투영 노광 장치가 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 리소그래피에서는 조명 광학계의 렌즈, 마스크, 투영 렌즈 등의 표면 또는 내부에 있어서의 반사, 산란, 렌즈 재료의 굴절률의 불균일을 원인으로 하여 설계와는 다른 광학 경로가 형성되고, 이 광학 경로를 경유한 빛이 생긴다. 이와 같은 현상은 플레어라 불린다. 플레어가 발생하면, 감광성 레지스트에 전사된 패턴의 형상 및 라인 폭이 변동해 버린다.

그래서, 종래 플레어에 대해서는, 렌즈의 표면에 코팅을 실시하는 방법이나 렌즈 표면의 평탄도를 향상시키는 방법 등에 의해 대응하여 플레어를 저감시키고 있다.

그러나, 최근 플레어뿐만 아니라, 로컬 플레어라 불리는 현상이 문제시되고 있다. 이 로컬 플레어는 노광기의 수차를 원인으로 하여 발생한다. 그리고, 로컬 플레어가 발생하면, 플레어와 마찬가지로 라인 폭의 변동 등이 발생한다. 마스크 내의 일정 패턴에 의한 로컬 플레어가 영향을 미치는 범위는 그 패턴으로부터 50 ㎛ 정도의 범위 내이다. 단, 로컬 플레어가 영향을 미치는 범위는 노광기의 세대 및 노광 파장에 의해 장래적으로 변할 가능성이 있다. 또한, 로컬 플레어의 영향은 패턴 주변의 개구율에 의해 변하므로, 포토마스크 상의 위치에 따라 다르다. 이로 인해, 레지스트 패턴에 있어서의 라인 폭의 변동 정도가 위치에 따라 다르다. 따라서, 로컬 플레어의 영향을 고려하여 포토마스크의 패턴을 수정하는 것은 매우 곤란하다.

최근에는, 반도체 장치에 대한 미세화 및 고집적화가 점점 높아지고 있고, 이에 수반하여 투영 노광 장치에서 사용하는 노광광의 단파장화가 진행되고 있다. 구체적으로는, 193 ㎚ 파장의 노광광이 채용되어 있지만, 이와 같은 단파장에 대응하는 렌즈 재료의 특수성으로부터 일정 패턴 주변의 개구 면적에 따라서 빛을 쬐이는 방법이 달라, 노광 패턴에 의존한 국소적인 플레어의 발생이 문제시되고 있다. 이와 같은 플레어가 로컬 플레어라 불리우고 있고, 전사하는 패턴의 형상이나 라인 폭에 예측할 수 없는 변화를 생기게 하는 주요 원인이 된다. 상술한 노광기의 수차는 렌즈 재료의 특수성에 의한 것이다.

본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것이며, 로컬 플레어에 의한 라인 폭의 변동량의 차이를 억제할 수 있는 포토마스크, 그 설계 방법 및 그를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명자는 예의 검토한 결과, 이하에 나타내는 발명의 여러가지 태양에 상도하였다.

본 발명에 관한 제1 포토마스크는 감광체에 전사되어야 할 주(主)패턴이 형성되고, 반도체 장치의 제조에 사용되는 포토마스크를 대상으로 한다. 그리고, 이 포토마스크는 상기 감광체에의 전사의 가능 여부가 임의의 복수개의 부(副)패턴이 형성되고, 적어도 노광광이 조사되어야 할 조사 영역을 어느 일정 형상의 복수개의 가상 영역으로 구획하였을 때에, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 개구율이 실질적으로 일정해져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 제2 포토마스크는 제1 포토마스크에 대해 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮은 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 제1 포토마스크의 설계 방법은 감광체에 전사되어야 할 주패턴이 형성되고, 반도체 장치의 제조에 사용되는 포토마스크의 설계를 행하는 방법을 대상으로 한다. 이 설계 방법에서는, 우선 상기 반도체 장치의 회로 구성을 기초로 주패턴을 결정한다. 다음에, 적어도 노광광이 조사되어야 할 조사 영역을 임의의 일정 형상의 복수개의 가상 영역으로 구획하여, 가상 영역마다 그 시 점에서 결정되어 있는 패턴에 의한 총개구율을 구한다. 그 후, 상기 감광체에의 전사가 임의의 복수개의 부패턴을 결정한다. 그리고, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 개구율을 실질적으로 일정하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 제2 포토마스크의 설계 방법은 제1 포토마스크의 설계 방법에 대해 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮아지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이들 본 발명의 여러가지 태양에 따르면, 포토마스크의 전체에 걸쳐서 로컬 플레어의 영향이 대략 균일해지므로, 전사되어 감광체에 형성된 패턴에 있어서의 라인 폭의 변동 등도 균일해진다. 이와 같은 사이즈의 균일한 변동은, 예를 들어 노광기의 출력 에너지의 조정 등에 의해 쉽게 수정하는 것이 가능하므로, 쉽게 원하는 패턴을 감광체에 전사하는 것이 가능하다.

도1은 포토마스크 상의 영역 A 내지 C 사이의 위치 관계를 나타내는 개략도이다.

도2a 내지 도2c는 로컬 플레어를 정량하는 방법을 나타내는 개략도이다.

도3은 도2a 내지 도2c에 나타내는 방법에 의해 얻게 된 그래프이다.

도4는 본 발명의 기본적 원리를 도시하는 개략도이다.

도5a 내지 도5d는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다.

도6a 내지 도6d는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다.

도7a 내지 도7d는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다.

도8a 내지 도8d는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다.

도9a 내지 도9d는 제1 실시 형태에 대해 포지티브형/네거티브형을 반전시킨 포토마스크를 도시하는 개략도이다.

-본 발명의 기본 골자-

우선, 본 발명의 기본 골자에 대해 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 도1은 포토마스크 상의 영역(A 내지 C) 사이의 위치 관계를 나타내는 개략도이다.

도1에 있어서, 임의의 영역(A)과 임의의 영역(B 및 C)은 20 ㎛ 정도의 범위 내로 이격되어 있는 것으로 한다. 이와 같은 포토마스크에 대해 빛을 조사하면, 영역(B 및 C)을 투과하는 빛이 생기는 플레어가 영역(A)에 형성된 패턴이 전사되어 감광성 레지스트 등의 감광체(피전사재)에 형성되는 패턴에 영향을 미친다. 이 결과, 영역 A에 라인 패턴이 형성되어 있는 경우에는 그 라인 폭이 변동해 버린다.

여기서, 로컬 플레어의 영향을 받는 패턴과 영향을 주는 패턴과의 거리와 로컬 플레어의 영향 정도의 관계에 대해 설명한다. 본원 발명자는 이하의 방법에 의 해 상기한 관계에 관한 것으로, 양 패턴의 거리가 짧을수록 로컬 플레어의 정도가 커지는 것을 발견하였다. 도2a 내지 도2c는 로컬 플레어를 정량하는 방법을 나타내는 개략도이고, 도3은 도2a 내지 도2c에 나타내는 방법에 의해 얻게 된 그래프이다. 또, 도2a 내지 도2c에서는 도포된 영역이 차광 영역을 나타내고, 그 이외의 영역이 투과 영역을 나타낸다. 다른 마스크 패턴을 나타내는 도면이라도 마찬가지이다.

이 방법에서는, 우선 도2a에 나타낸 폭이 0.12 ㎛인 투과 라인 패턴을 리퍼런스로 하고, 이 리퍼런스가 전사되어 감광체에 형성된 패턴의 라인 폭을 측정하였다. 계속해서, 도2b에 도시한 바와 같이 리퍼런스의 주위에 링형의 투과 패턴을 형성한 마스크를 사용하여 노광을 행하고, 감광체에 형성된 라인 패턴의 라인 폭을 측정하였다. 이 때의 원의 내경은 4.14 ㎛이고, 원의 폭은 2.76 ㎛이다. 계속해서, 도2c에 도시한 바와 같이 원의 폭을 일정하게 하면서 링형의 투과 패턴의 내경을 변화시켜 마찬가지로 라인 폭을 측정하였다. 이 때의 원의 내경은 6.89 ㎛이고, 원의 폭은 2.76 ㎛이다. 그 후, 차례로 원의 폭을 일정하게 하면서 링형의 투과 패턴의 내경을 변화시켜 라인 폭을 측정하였다. 그리고, 리퍼런스만이 형성된 마스크를 이용한 노광에 의해 형성된 라인 패턴의 라인 폭에 대한 각 라인 폭의 변화량을 플롯하였다. 도3은 이 결과를 나타내는 것이다.

또, 노광에서는 ArF 엑시머 레이저 광원을 사용한 스캐너형 노광기를 사용하고, 조명 조건은 개구율(NA) ＝ 0.70, 1/2 링(sigmaout ＝ 0.85)으로 하였다.

상술한 정량화의 결과, 도3에 도시한 바와 같이 내경이 15 ㎛ 정도 이하인 범위에서 현저한 라인 폭의 증가가 발생하였다. 이는, 리퍼런스는 15 ㎛ 정도 이격한 패턴으로부터의 로컬 플레어의 영향을 크게 받고 있는 것을 나타낸다. 또한, 리퍼런스에 가까운 패턴일수록 로컬 플레어의 영향이 커졌다.

그래서, 본 발명에 있어서는 포토마스크 중 적어도 노광광이 조사되어야 할 조사 영역을 어느 일정 형상의 복수개의 가상 영역으로 구획하였을 때에, 이들 가상 영역 사이에서 개구율이 실질적으로 일정하게 되어 있다. 여기서,「개구율이 실질적으로 일정하다」라 함은 개구율이 완전히 일정해져 있는 것이 바람직하지만, 포토마스크 설계의 제약상 부패턴을 형성해도 개구율을 완전히 일정하게 할 수 없는 경우도 있어, 그와 같은 경우도 포함되는 것을 의미한다. 예를 들어, 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록, 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮아지도록 하여, 주패턴에 더하여 부패턴이 포토마스크에 형성되어 있어도 좋다.

예를 들어, 도4에 도시한 바와 같이 포토마스크의 조사 영역(1)을 한 변의 길이가 2 ㎛인 정사각형의 가상 영역으로 구획하였을 때, 도4 중 가상 영역(2)과 가상 영역(3)에서는 가상 영역(2)의 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 가상 영역(3)의 그것보다도 낮은 경우에는, 가상 영역(2) 중의 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 가상 영역(3) 중의 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량보다도 높아져 있다. 반대로, 가상 영역(3)의 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 가상 영역(2)의 그것보다도 낮은 경우에는, 가상 영역(2) 중의 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 가상 영역(3) 중의 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량보다도 낮아져 있다. 또한, 도4 중에는 도시하지 않았지만, 조사 영역(1) 중 다른 전가상 영역에 대해서도 상술한 바와 같이 하여 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 설정되어 있다. 특히 바람직하게는, 조사 영역(1) 중 전가상 영역의 개구율이 일정하게 되어 있다.

여기서,「개구율의 저하량」은 절대치가 아니며, 부패턴이 형성됨에 따른 개구율이 증가하고 있는 경우에는 부의 값이 채용된다. 그리고, 부의 값을 그대로 이용하여 저하량의 고저를 비교한다.

-발명의 구체적인 실시 형태-

다음에, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 대해 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시 형태)

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 설명한다. 도5a 내지 도5d는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다. 도5a는 도4 중 가상 영역(2)의 주패턴을 나타내고, 도5b는 도4 중 가상 영역(3)의 주패턴을 나타낸다. 또한, 도5c는 가상 영역(2)의 주패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타내고, 도5d는 가상 영역(3)의 주패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타낸다. 이들 주패턴 및 부패턴은 차광 패턴이다.

본 실시 형태에 있어서는, 도5a 및 도5b에 도시한 바와 같이 가상 영역(2 및 3)의 주패턴만이 형성되어 있는 경우의 개구율은 각각 60 ％, 90 ％이다. 종래의 포토마스크는 이 상태로 사용되고 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에 있어서는 도 5c 및 도5d에 도시한 바와 같이 가상 영역(2 및 3)에 부패턴으로서 더미 패턴이 형성되어 있다. 가상 영역(2) 중 더미 패턴은 한 변의 길이가 0.15 ㎛인 정사각 형상의 차광 패턴이고, 가상 영역(3) 중 더미 패턴은 한 변의 길이가 0.2 ㎛인 정사각 형상의 차광 패턴이다. 이들 더미 패턴의 피치(중심간 거리)는 가상 영역(2 및 3) 사이에서 균일한 것으로 되어 있다. 그리고, 가상 영역(2 및 3)의 개구율은 모두 30 ％로 설정되어 있다.

또한, 도5a 내지 도5d에 도시하지 않았지만, 다른 모든 가상 영역에 있어서도 동일 피치로 적절한 크기의 더미 패턴이 형성되어 있고, 각 가상 영역의 개구율은 30 ％로 설정되어 있다.

각 가상 영역에 있어서의「부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율」및「부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량」을 정리한 것을 하기 표 1에 나타낸다.

여기서, 더미 패턴이 형성되어 있는 위치는 감광체에 전사되어도 반도체 장치의 동작에 허용 범위를 넘어 영향을 미치지 않는 위치이다. 즉, 더미 패턴은 소위 설계 데이터 금지 영역(설계 데이터 금지 프레임)의 외측에 형성되어 있다. 따라서, 배선의 단락이나 기생 용량의 현저한 증가를 초래하는 위치에 더미 패턴이 형성되는 일은 없다.

이와 같이 구성된 제1 실시 형태에 관한 포토마스크를 사용한 노광을 행하면, 감광체의 노광광이 조사되는 범위 내에서는 어떠한 점에 있어서도 로컬 플레어에 의해 생긴 빛의 양은 대략 균일해진다. 이 결과, 라인 폭의 변동이 발생하였다 해도 그 정도는 포토마스크 전체적으로 균일해진다.

또, 제1 실시 형태에 있어서는 더미 패턴 사이의 피치를 일정하게 하여 더미 패턴의 크기를 조정하고 있지만, 더미 패턴의 크기를 일정하게 하여 더미 패턴 사이의 피치를 조정함으로써 가상 영역 사이에서 개구율을 균일하게 해도 좋다. 즉, 주패턴에 의한 개구율이 낮을수록 부패턴을 조하게 형성해도 좋다. 또한, 피치 및 크기 양방을 조정함으로써 가상 영역 사이에서 개구율을 균일하게 해도 좋다. 즉, 주패턴에 의한 개구율이 낮을수록 부패턴의 크기를 작게 하는 동시에, 부패턴을 조하게 형성해도 좋다.

(제2 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도6a 내지 도6d는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다. 도6a는 도4 중 가상 영역(2)의 주패턴을 나타내고, 도6b는 도4 중 가상 영역(3)의 주패턴을 나타낸다. 또한, 도6c는 가상 영역(2)의 주패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타내고, 도6d는 가상 영역(3)의 주패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타낸다. 이들 주패턴 및 부패턴은 차광 패턴이다.

본 실시 형태에 있어서도, 도6a 및 도6b에 도시한 바와 같이 가상 영역(2 및 3)의 주패턴만이 형성되어 있는 경우의 개구율은 각각 60 ％, 90 ％이다. 본 실시 형태에 있어서는, 또한 도6c 및 도6d에 도시한 바와 같이 가상 영역(2 및 3)에 부패턴으로서 더미 패턴이 형성되어 있다. 가상 영역(2) 중 더미 패턴은 한 변의 길이가 0.05 ㎛인 직사각 형상의 차광 패턴이고, 가상 영역(3) 중 더미 패턴은 한 변 의 길이가 0.08 ㎛인 정사각 형상의 차광 패턴이다. 이들 패턴의 크기는 해상도 한계 이하이고, 노광에 의해 감광체에는 전사되지 않는다. 이들 더미 패턴의 피치(중심간 거리)는 가상 영역(2 및 3) 사이에서 균일한 것으로 되어 있다. 그리고, 가상 영역(2 및 3)의 개구율은 모두 30 ％로 설정되어 있다.

또한, 도6a 내지 도6d에 도시하지 않았지만, 다른 모든 가상 영역에 있어서도 가상 영역(2 및 3) 내의 더미 패턴과 동일 피치로 해상도 한계 이하의 적절한 크기의 더미 패턴이 형성되어 있고, 각 가상 영역의 개구율은 30 ％로 설정되어 있다.

각 가상 영역에 있어서의「부패턴을 제외한 모든 패턴에 따른 총개구율」및「부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량」을 조정한 것을 하기 표 2에 나타낸다.

이와 같이 구성된 제2 실시 형태에 관한 포토마스크를 사용한 노광을 행해도 감광체의 노광광이 조사되는 범위 내에서는 어떠한 점에 있어서도 로컬 플레어에 의해 생긴 빛의 양은 대략 균일해진다. 이 결과, 라인 폭의 변동이 발생하였다 해도 그 정도는 포토마스크 전체적으로 균일해진다.

또한, 제2 실시 형태에서는 각 더미 패턴이 전사되는 최소의 크기보다도 작은 것으로 되어 있으므로, 제1 실시 형태와는 달리 감광체에 패턴이 형성되어서는 안되는 위치에도 더미 패턴을 형성하는 것이 가능하다.

또, 제2 실시 형태에 있어서도, 더미 패턴 사이의 피치를 일정하게 하여 더미 패턴의 크기를 조정하고 있지만, 더미 패턴의 크기를 일정하게 하여 더미 패턴 사이의 피치를 조정함으로써 가상 영역 사이에서 개구율을 균일하게 해도 좋다. 즉, 주패턴에 의한 개구율이 낮을수록, 부패턴을 조하게 형성해도 좋다. 또, 피치 및 크기 양방을 조정함으로써 가상 영역 사이에서 개구율을 균일하게 해도 좋다. 즉, 주패턴에 따른 개구율이 낮을수록 부패턴의 크기를 작게 하는 동시에, 부패턴을 조하게 형성해도 좋다.

(제3 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도7a 내지 도7d는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다. 도7a는 도4 중 가상 영역(2)의 주패턴 및 연마 대책용 패턴을 나타내고, 도7b는 도4 중 가상 영역(3)의 주패턴 및 연마 대책용 패턴을 나타낸다. 또한, 도7c는 가상 영역(2)의 주패턴, 연마 대책용 패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타내고, 도7d는 가상 영역(3)의 주패턴, 연마 대책용 패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타낸다. 이들 주패턴, 연마 대책용 패턴 및 부패턴은 차광 패턴이다.

여기서, 연마 대책용 패턴에 대해 설명한다. 연마 대책용 패턴은 종래부터 적절한 포토마스크에 형성되어 있다. 반도체 장치의 제조에 있어서는, 패턴이 형성된 감광성 레지스트를 마스크로 하여 반도체 기판 상의 배선층, 절연층 등의 에칭이 행해진 후, 이 에칭에 의해 형성된 홈 등의 속에 다른 재료가 매립되고, 그 후 CMP(화학 기계적 연마)에 의해 평탄화의 처리가 행해지는 경우가 있다. 이 때, 웨이퍼 내에서 에칭된 층의 조밀차(粗密差)가 크면, 이 차에 따라서 연마량이 크게 차이나는 경우가 있다. 이로 인해, 에칭된 층의 조밀차를 작게 하기 위해, 연마 대책용 패턴이 적당한 밀도로 포토마스크에 형성되는 경우가 있다.

그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 도7a 및 도7b에 도시한 바와 같이 가상 영역(2 및 3)의 양방에 주패턴 및 연마 대책용 패턴이 형성되어 있고, 이들만이 형성되어 있는 경우의 개구율은 각각 30 ％, 50 ％이다. 본 실시 형태에 있어서는, 또한 도7d에 도시한 바와 같이 가상 영역(3)에 부패턴으로서 더미 패턴이 형성되어 있다. 더미 패턴은 한 변의 길이가 0.08 ㎛인 정사각 형상의 차광 패턴이다. 이 더미 패턴의 크기는 해상도 한계 이하이고, 노광에 의해 감광체에는 전사되지 않는다. 그리고, 가상 영역(3)의 개구율은 3O ％로 설정되어 있다. 한편, 도7c에 도시한 바와 같이 가상 영역(2)에는 더미 패턴은 형성되어 있지 않고, 그 개구율은 30 ％ 그대로이다.

또한, 도7a 내지 도7d에 도시하지 않았지만, 다른 모든 가상 영역에 있어서도 그 개구율이 주패턴 및 연마 대책용 패턴만이 형성된 상태에서 30 ％를 초과한 경우에는 해상도 한계 이하의 적절한 크기의 더미 패턴이 형성되어 있고, 각 가상 영역의 개구율은 30 ％로 설정되어 있다.

각 가상 영역에 있어서의「부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율」및「부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량」을 정리한 것을 하기 표 3에 나타낸다.

이와 같이 구성된 제3 실시 형태에 관한 포토마스크를 사용한 노광을 행해도, 감광체의 노광광이 조사되는 범위 내에서는 어떠한 점에 있어서도 로컬 플레어에 의해 생긴 빛의 양은 대략 균일해진다. 이 결과, 라인 폭의 변동이 발생하였다 해도 그 정도는 포토마스크 전체적으로 균일해진다.

또한, 제3 실시 형태에서도 각 더미 패턴이 전사되는 최소의 크기보다도 작은 것으로 되어 있으므로, 감광체에 패턴이 형성되어서는 안되는 위치에도 더미 패턴을 형성하는 것이 가능하다.

(제4 실시 형태)

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 도8a 내지 도8d는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 포토마스크를 도시하는 개략도이다. 도8a는 도4 중의 가상 영역(2)의 주패턴 및 연마 대책용 패턴을 나타내고, 도8b는 도4 중 가상 영역(3)의 주패턴 및 연마 대책용 패턴을 나타낸다. 또한, 도8c는 가상 영역(2)의 주패턴, 연마 대책용 패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타내고, 도8d는 가상 영역(3)의 주패턴, 연마 대책용 패턴 및 부패턴(더미 패턴)을 나타낸다. 이들 주패턴 및 연마 대책용 패턴은 차광 패턴이다. 한편, 부패턴에는 후술하는 바와 같이 차광 패턴 뿐만 아니라 투과 패턴도 포함되어 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도8a 및 도8b에 도시한 바와 같이 가상 영역(2 및 3)의 양방에 주패턴 및 연마 대책용 패턴이 형성되어 있고, 이들만이 형성되어 있는 경우의 개구율은 각기 20 ％, 50 ％이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도8c에 도시한 바와 같이 가상 영역(2)에 부패턴으로서 투과 패턴으로 이루어지는 더미 패턴이 형성되어 있다. 이 가상 영역(2) 중 더미 패턴은 해상도 한계 이하의 크기로, 연마 대책용 패턴 중에 홀 패턴으로서 형성되어 있다. 또한, 도8d에 도시한 바와 같이 가상 영역(3)에 부패턴으로서 더미 패턴이 형성되어 있다. 가상 영역(3) 중 각 더미 패턴은 한 변의 길이가 0.08 ㎛인 정사각 형상의 차광 패턴이다. 이들 더미 패턴의 크기는 해상도 한계 이하로, 노광에 의해 감광체에는 전사되지 않는다. 그리고 가상 영역(2 및 3)의 개구율은 30 ％로 설정되어 있다.

또한, 도8a 내지 도8d에 도시하지 않았지만, 다른 모든 가상 영역에 있어서도 그 개구율이 주패턴 및 연마 대책용 패턴만이 형성된 상태에서 30 ％를 초과한 경우에는 해상도 한계 이하의 적절한 크기의 차광 패턴으로 이루어지는 더미 패턴이 형성되고, 그 개구율이 주패턴 및 연마 대책용 패턴만이 형성된 상태에서 20 ％ 미만인 경우에는 해상도 한계 이하의 적절한 크기의 투과 패턴으로 이루어지는 더미 패턴이 연마 대책용 패턴 중에 형성되어 있다. 그리고, 각 가상 영역의 개구율은 모두 30 ％로 설정되어 있다.

각 가상 영역에 있어서의「부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율」및「부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량」을 정리한 것을 하기 표 4에 나타낸다.

이와 같이 구성된 제4 실시 형태에 관한 포토마스크를 사용한 노광을 행해도 감광체의 노광광이 조사되는 범위 내에서는 어떠한 점에 있어서도 로컬 플레어에 의해 생긴 빛의 양은 대략 균일해진다. 이 결과, 라인 폭의 변동이 발생하였다 해도 그 정도는 포토마스크 전체적으로 균일해진다.

이들 실시 형태에 따르면, 로컬 플레어의 영향에 의한 라인 폭의 변동은 포토마스크 전체적으로 균일해진다. 라인 폭의 증감은, 예를 들어 노광기의 출력 에너지의 조정 등에 의해 쉽게 행할 수 있다. 따라서, 복잡한 포토마스크의 패턴의 수정을 요구하는 일 없이, 쉽게 원하는 라인 폭의 레지스트 패턴을 얻는 것이 가능해진다.

또, 이들 실시 형태에서는 모든 가상 영역 사이에서 개구율이 일정하게 되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 개구율이 일정하게 되어 있지 않아도 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮아지면 된다.

또한, 가상 영역의 크기의 상한은 로컬 플레어의 영향이 미치는 범위와 그 영향의 정도를 기초로 하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 도3에 나타내는 그래프를 얻을 수 있는 경우에는 로컬 플레어의 영향이 미치는 범위는 반경이 20 ㎛ 정도인 원 내의 범위라 생각할 수 있다. 한편, 가상 영역의 크기의 하한에 대해서는 이론적으로는 가상 영역이 작을수록 로컬 플레어의 영향이 보다 균일해지지만, 가상 영역이 너무 작으면 그 전체면에 주패턴이 존재하여 부패턴을 형성할 여지가 없어지는 경우도 있다. 또한, 가상 영역이 작을수록 계산기의 부하가 커진다. 따라서, 기존의 설계 룰 하에서는 가상 영역의 형상은 각 변의 길이가 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 정도인 직사각형인 것이 바람직하고, 특히 각 변의 길이가 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 정도인 직사각형의 영역인 것이 보다 바람직하다.

또한, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서는 주패턴(및 연마 대책용 패턴)이 차광 패턴으로서 형성되어 있지만, 본 발명은 이들을 투과 패턴으로서 형성되어 있는 포토마스크에도 적용할 수 있다. 도9a 내지 도9d는 제1 실시 형태에 대해 포지티브형/네거티브형을 반전시킨 포토마스크를 도시하는 개략도이다. 이와 같은 경우에도, 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮아지도록 부패턴이 형성되어 있다.

각 가상 영역에 있어서의「부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율」및「부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량」을 정리한 것을 하기 표 5에 나타낸다.

표 5에 나타낸 바와 같이, 도9a 내지 도9d에 나타내는 예에서는 가상 영역(3)의 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율(10 ％)이 가상 영역(2)의 그것(40 ％)보다도 낮기 때문에, 가상 영역(3)의 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량(－60 ％)이 가상 영역(2)의 그것(－30 ％)보다도 낮아져 있다.

다음에, 상술한 바와 같은 포토마스크를 설계하는 경우에는, 우선 회로 구성을 기초로 하여 주패턴을 결정한다. 이 때, 제3 실시 형태 및 제4 실시 형태와 같이 연마 대책용 패턴의 설계를 아울러 행해도 좋다. 계속해서, 조사 영역의 전체를 가상 영역으로 구획하여, 가상 영역마다 주패턴(및 연마 대책용 패턴)에 의한 총개구율, 즉 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율을 구한다. 다음에, 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮아지도록 하여, 상술한 바와 같은 포토마스크 내의 부패턴의 형상(크기) 및 위치(피치)를 결정한다. 이 때, 제1 실시 형태와 같이 감광체에 전사되는 부패턴을 형성해도 좋고, 제2 실시 형태와 같이 감광체에 전사되지 않는 부패턴을 형성해도 좋다. 또한, 제4 실시 형태와 같이 연마 대책용 패턴 내에 부패턴을 형성해도 좋다. 이와 같이 하여, 각 가상 영역의 패턴을 설계하여 포토마스크 전체의 설계를 완료한다.

또한, 상술한 바와 같이 포토마스크를 이용하여 반도체 장치를 제조하는 경우에는, 우선 피가공층 상에 감광성 레지스트를 도포 등에 의해 형성해 두고, 포토마스크를 사용하여 이 감광성 레지스트의 노광을 행한다. 그 후, 감광성 레지스트의 현상을 행하고, 패터닝된 감광성 레지스트를 마스크로 하여 피가공층의 가공을 하면 좋다.

이상 상세하게 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 감광체의 노광광이 조사되는 범위 내에서는 어떠한 점에 있어서도 로컬 플레어에 의해 생긴 빛의 양을 대략 균일하게 할 수 있다. 이로 인해, 라인 폭의 변동이 발생하였다 해도 그 정도는 포토마스크 전체적으로 균일해진다. 그리고, 라인 폭의 증감은 예를 들어 노광기의 출력 에너지의 조정 등에 의해 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 복잡한 포토마스크의 패턴의 수정을 필요로 하는 일 없이 쉽게 원하는 라인 폭의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.

	가상 영역(2)	가상 영역(3)
부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율	60 ％	90 ％
부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량	30 ％	60 ％

	가상 영역(2)	가상 영역(3)
부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율	60 ％	90 ％
부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량	30 ％	60 ％

	가상 영역(2)	가상 영역(3)
부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율	30 ％	50 ％
부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량	0 ％	20 ％

	가상 영역(2)	가상 영역(3)
부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율	20 ％	50 ％
부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량	－10 ％	20 ％

	가상 영역(2)	가상 영역(3)
부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율	40 ％	10 ％
부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량	－30 ％	－60 ％

Claims (38)

1. 감광체에 전사되어야 할 주패턴이 형성되고 반도체 장치의 제조에 사용되는 포토마스크에 있어서,

   상기 감광체에 전사되거나, 또는 전사되지 않는 복수개의 부패턴이 형성되고,

   적어도 노광광이 조사되어야 할 조사 영역을 어느 일정 형상의 복수개의 가상 영역으로 구획하였을 때에, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 개구율이 실질적으로 일정해져 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
2. 감광체에 전사되어야 할 주패턴이 형성되고 반도체 장치의 제조에 사용되는 포토마스크에 있어서,

   상기 감광체에 전사되거나, 또는 전사되지 않는 복수개의 부패턴이 형성되고,

   적어도 노광광이 조사되어야 할 조사 영역을 어느 일정 형상의 복수개의 가상 영역으로 구획하였을 때에, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부패턴은 그 자신이 상기 감광체로 전사되었을 때의 상기 반도체 장치의 동작에의 영향이 허용 범위 내에 있는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서,

   상기 부패턴의 피치가 실질적으로 일정하고,

   상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴의 크기가 작은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서,

   상기 부패턴의 크기가 실질적으로 일정하고,

   상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴이 조하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴의 크기가 작고, 상기 부패턴이 조하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가상 영역은 각 변의 길이가 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛인 직사각형의 영역인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부패턴의 크기는 노광에 의해 상기 감광체에 전사되는 최소의 크기보다도 작은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 노광에 의해 상기 감광체에 전사되는 최소의 크기 이상의 크기이고, 그것이 상기 감광체로 전사되었을 때의 상기 반도체 장치의 동작에의 영향이 허용 범위 내에 있는 연마 대책용 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
10. 제9항에 있어서, 상기 부패턴과 상기 연마 대책용 패턴 사이에서 포지티브형/네거티브형이 다르고,

    상기 부패턴은 상기 연마 대책용 패턴의 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
11. 감광체에 전사되어야 할 주패턴이 형성되고 반도체 장치의 제조에 사용되는 포토마스크를 설계하는 방법에 있어서,

    상기 반도체 장치의 회로 구성을 기초로 주패턴을 결정하는 공정과,

    적어도 노광광이 조사되어야 할 조사 영역을 임의의 일정 형상의 복수개의 가상 영역으로 구획하고, 가상 영역마다 그 시점에서 결정되어 있는 패턴에 의한 총개구율을 구하는 공정과,

    상기 감광체에 전사되거나, 또는 전사되지 않는 복수개의 부패턴을 결정하는 공정을 갖고,

    상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 개구율을 실질적으로 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
12. 감광체에 전사되어야 할 주패턴이 형성되고 반도체 장치의 제조에 사용되는 포토마스크를 설계하는 방법에 있어서,

    상기 반도체 장치의 회로 구성을 기초로 주패턴을 결정하는 공정과,

    적어도 노광광이 조사되어야 할 조사 영역을 임의의 일정 형상의 복수개의 가상 영역으로 구획하고, 가상 영역마다 그 시점에서 결정되어 있는 패턴에 의한 총개구율을 구하는 공정과,

    상기 감광체에 전사되거나, 또는 전사되지 않는 복수개의 부패턴을 결정하는 공정을 갖고,

    상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴이 형성됨에 따른 개구율의 저하량이 낮아지도록 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 그 자신이 상기 감광체로 전사되었을 때의 상기 반도체 장치의 동작에 끼치는 영향이 허용 범위 내에 있는 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 상기 부패턴의 피치를 실질적으로 일정하게 하고, 상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴의 크기를 작게 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
15. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 복수개의 가상 영역 사이에서 상기 부패턴의 크기를 실질적으로 일정하게 하고, 상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴을 조하게 배치하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
16. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 부패턴을 제외한 모든 패턴에 의한 총개구율이 낮은 가상 영역일수록 상기 부패턴의 크기를 작게 하는 동시에, 상기 부패턴을 조하게 배치하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
17. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 가상 영역을 각 변의 길이가 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛인 직사각형의 영역으로 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
18. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서, 상기 부패턴의 크기를 노광에 의해 상기 감광체에 전사되는 최소의 크기보다도 작게 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
19. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 총개구율을 구하는 공정 전에,

    노광에 의해 상기 감광체에 전사되는 최소의 크기 이상의 크기이고, 그것이 상기 감광체로 전사되었을 때의 상기 반도체 장치의 동작에 끼치는 영향이 허용 범위 내에 있는 연마 대책용 패턴을 결정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 복수개의 부패턴을 결정하는 공정에 있어서,

    상기 부패턴과 상기 연마 대책용 패턴 사이에서 포지티브형/네거티브형을 다르게 하고,

    상기 부패턴을 상기 연마 대책용 패턴의 내측에 배치하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 설계 방법.
21. 제1항 또는 제2항에 기재된 포토마스크를 이용하여 피가공층 상에 형성된 감광체를 노광하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제
36. 삭제
37. 삭제
38. 삭제

Images